低温甲醇洗工艺原理

一、岗位生产任务 

        从煤气化来的粗煤气经过变换后送低温甲醇洗装置净化，由于变换气中含有大量的CO₂、H₂S和有机硫、HCN、石脑油以及其它杂质，其中H₂S和有机硫、HCN、石脑油等杂质带入合成系统会导致合成催化剂活性降低或永久失活，因此必须清除变换气中的这些有害气体杂质。低温甲醇洗装置就是通过甲醇洗涤脱除变换气中含有的大量CO₂和H₂S、有机硫、HCN、石脑油以及其它杂质，使变换气得到净化，满足合成气的净化度要求；被甲醇吸收的H2S和有机硫，在甲醇洗装置内富积浓缩后，送WSA硫回收装置生产硫酸产品，使排放尾气中的硫化物含量达到环保要求。
二、 工艺原理
         1、甲醇吸收CO₂、H₂S是物理吸收。即：利用甲醇溶液对CO₂、H₂S能进行选择吸收的特性来脱除粗煤气中的CO₂、H₂S
用硬、软酸碱理论说明甲醇吸收CO₂、H₂S的原理：具有大的电子对接受体的分子叫软酸；具有小的电子对接受体的分子叫硬酸。具有大的电子对给予体的分子叫软碱；具有小的电子对给予体的分子叫硬碱。这就是硬软酸碱理论，按此理论，酸碱反应的基本原则应该为：“硬亲硬、软亲软、软硬交界不分亲近”。甲醇分子结构：CH₃-OH是由甲基CH₃⁺和羟基-OH^-两个官能团组成的分子，而甲基CH₃⁺是一软酸官能团，羟基-OH^-是一硬碱官能团。H₂S属于硬酸软碱类，即H^＋为硬酸，HS^－为软碱，CO₂属于硬酸类，所以甲醇吸收H₂S、CO₂这也反应了甲醇既可吸收CO₂又可吸收H₂S之特性。甲醇对CO₂、H₂S、COS有高的溶解度，而对H₂、CH₄、CO等溶解度小，说明甲醇有高的选择性，另一方面表现在甲醇对H₂S的吸收要比CO₂的吸收快好几倍，甲醇对H₂S溶解度比CO₂大，所以可以先吸收CO₂再吸收H₂S。
        2、甲醇在吸收了变换气中的石脑油、H₂S、COS、CO₂后，为使甲醇能够循环利用，必须对富甲醇进行再生恢复吸收能力，再生采用了三种方法。
        （1）减压闪蒸、氮气气提再生：将变换气吸收系统在加压条件下吸收了CO₂的甲醇进行四级减压闪蒸，通过闪蒸和氮气气提，使溶解在甲醇中的CO、H₂、CH₄、CO₂、H₂S等被释放出来，甲醇就可再重复作为吸收剂使用。
        （2）加热再生：通过减压闪蒸再生，可将甲醇中溶解的大部分CO、H₂、CH₄、CO₂气体释放出来，但对于溶解度很高的H₂S、COS来说，仍然还有部份不能释放出来，因而为保证甲醇的再生程度，只有对甲醇进行加热，使甲醇溶液中溶解的气体被甲醇蒸汽气提出来，达到甲醇完全再生的目的。
        （3）预洗再生（萃取和精馏）：在以褐煤加压煤气化生产粗煤气的工艺流程中，由于气体中含有石脑油，所以在预洗甲醇脱除有害杂质的过程中，石脑油被甲醇吸收溶解，为了回收甲醇和石脑油成分，避免造成浪费和环境污染，就必须将石脑油从甲醇溶液中分离，因而设置了萃取再生的装置。工艺过程中，将甲醇和石脑油混合溶液按1：1比例加入化学软水，形成石脑油-水-甲醇的三元混合溶液，由于甲醇和水能够以任意比例完全互溶，而石脑油和水不互溶，从而将石脑油从甲醇中萃取出来，经过静置分离，形成石脑油在上层，甲醇-水混合物在下层，有明显边界的分层。分离后就可单独得到石脑油和甲醇-水混合物，从而达到从甲醇中脱除石脑油的目的。分离了石脑油的甲醇-水两元混合液送入甲醇水精馏塔中进行加热精馏提纯，在塔顶得到纯净的甲醇，返回到吸收系统中循环利用，塔底含微量甲醇的废水送生化处理后排放。

        3、低温甲醇洗脱硫、脱碳技术特点
        （1）甲醇溶剂在低温下对CO₂、H₂S、COS等酸性气体吸收能力极强，溶液循环量小，功耗少。
        （2）溶剂不氧化、不降解，有很好的化学和热稳定性。
        （3）净化气质量好，净化度高达：CO₂≤10PPm，H₂S≤0.1PPm。
        （4）溶剂不起泡。
        （5）具有选择性吸收H₂S、COS和CO₂的特性，可分开脱除和再生。
        （6）甲醇溶剂廉价易得，但甲醇有毒，对操作和维修要求严格。

        4、气体净化过程对吸收剂的要求

        吸收剂的吸收能力；吸收剂的选择性；吸收剂的饱和蒸汽压；吸收剂的沸点；吸收剂的比热；吸收剂的粘度；热化学稳定性；凝固点；吸收剂价廉、容易取得、可燃性小、毒性低、腐蚀性小、起泡性低等。

        5、基本概念
        （1）吸收：使混合气体与适当液体接触，气体中一个或几个组分便溶解于该液体内而形成溶液，不能溶解的组分则保留在气相中，于是将混合气体的组分得以分离，这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。
        （2）解吸：使溶解于液相中的气体释放出来的操作，是吸收的逆过程。
        （3）精馏：将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次进行部分气化和冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。                                                                                                             

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